爆破中双线型聚能药包最佳成缝角度

为探究聚能张开角对双线型聚能药包结构炸药有效利用率和聚能效应的影响,通过瞬时爆轰假说理论对有效聚能炸药边界方程进行推导,分析不同聚能张开角聚能装药结构炸药的有效利用率;通过水泥砂浆物理模型试验,研究不同聚能张开角预裂孔成缝规律;采用LS-DYNA数值模拟软件,建立不同聚能张开角数值模型,揭示不同聚能张开角的双线型聚能结构药包射流的侵彻过程。研究结果表明聚能张开角为75°时,炸药产生聚能效应的有效利用率最大;聚能结构药包聚能槽张开角为75°时,预裂孔成缝效果明显优于聚能槽张开角为60°的聚能结构药包,沿聚能槽方向应力集中效应和侵彻深度最佳,炮孔壁上岩石单元最先达到应力峰值。针对聚能张开角为75°的双线型聚能结构药包开展了不同岩性预裂爆破现场试验,板岩和白云岩两种不同岩性,在孔距增大20%的条件下,双线型聚能预裂爆破效果优于常规预裂爆破。

赤峰地区强风化玄武岩的力学特性研究

为研究强风化岩在不同应力状态下的力学特征,以赤峰地区大东北商业项目为研究背景,运用室内岩石薄片显微镜方法定量分析了场区玄武岩的风化程度,并运用室内三轴试验方法,研究了强风化玄武岩的应力应变特征,分析不同围压条件下抗压强度、应变、弹性模量的变化规律。结果表明,全风化玄武岩中长石和辉石的蚀变指数变化范围为4~5,强风化玄武岩中长石和辉石的蚀变指数变化范围为3~4;不同围压条件下强风化玄武岩的应力应变变化规律大致相同,可以划分为I阶段~IV阶4个阶段,分别为I阶段为裂隙压密阶段、II阶段为弹性变形阶段、III阶段为非稳定破裂发展阶段和IV阶段为失稳破坏阶段;随着围压的增加,强风化玄武岩的峰值应变、峰值偏应力均呈线性增加的趋势,而弹性模量呈线性减小的趋势。

复用回采巷道护巷煤柱合理宽度研究

为解决高瓦斯工作面双U型巷道布置中煤柱损失大、相邻工作面复用回采巷道维护困难的难题,综合采用理论分析、数值计算和现场试验的方法,研究得到煤柱宽度对相邻两工作面之间煤柱内复用巷道围岩应力分布和变形特征的影响规律:随着巷道一侧煤柱宽度的增加,巷道围岩垂直应力峰值向一侧移动,并逐渐远离巷道;当巷道一侧煤柱较小时,巷道以窄煤柱帮变形和顶板下沉为主,随着煤柱宽度增加,底鼓增大并成为巷道主要变形。以煤柱内应力峰值比值为指标,分析煤柱宽度与巷道稳定性的关系,并将不同宽度煤柱进行了稳定性分区。研究成果成功应用于工程实践,为类似条件下巷道布置提供依据。

砂岩高温后的力学特性

对焦作砂岩在常温及经历100℃～1 200℃温度作用后的力学特性进行试验研究,详细分析加温后砂岩的表观形态、峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比以及应力–应变全过程曲线等的变化情况,并对砂岩的高温劣化机制作初步探讨。研究表明,高温使砂岩的表观形态发生改变;在400℃以内,温度对砂岩的力学性能影响不大,加温对砂岩的某些力学指标有一定的增强作用;但经历的温度超过400℃后,随受热温度升高砂岩的力学性能发生劣化,砂岩的峰值应力和弹性模量均有不同幅度的降低,而800℃前砂岩的峰值应变随温度的升高而大幅增加;砂岩的变形大体随经历温度的升高而增大;600℃前砂岩的泊松比随经历温度的升高而减少,而后呈上升趋势。温度引起的热应力作用、矿物组分和微结构变化导致砂岩力学性质发生改变与高温劣化。

粗粒土在平面应变条件下的强度特性研究

使用河海大学新型真三轴仪,对粗粒土分别进行3保持不变的等3平面应变试验和b=0(即常规三轴压缩)、b=0.25的等3等b[b(2 3)/(1 3)]试验,研究了粗粒土在平面应变条件下的应力路径、破坏时的中主应力系数、内摩擦角及破坏应力比的特点。试验结果表明,等3平面应变试验的应力路径介于b=0与b=0.25的等3等b试验之间;粗粒土在平面应变条件下破坏时的中主应力系数b介于0.15～0.2之间;粗粒土在平面应变条件下的内摩擦角比常规三轴压缩条件下的大5%～7%,而破坏应力比则比常规三轴压缩条件下的小13%～18%。最后提出一个由粗粒土常规三轴压缩试验测得的内摩擦角φtc求平面应变条件下的破坏应力比Mfp的计算公式Mfp=2.3sinφtc,可较好地模拟试验结果。

静力与动力组合应力条件下饱和松砂变形特性的试验研究

利用大连理工大学新引进与研制开发的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对福建标准砂,在相对密度为Dr=3 0 %的松散状态下,在不同的三向非均等固结应力状态下进行了应力控制式循环扭剪试验和竖向-扭转耦合剪切试验,通过对比试验结果着重探讨了初始固结主应力方向与循环应力变化模式对饱和松砂动应力-应变关系特性的影响,并采用相对有效应力比峰值与广义剪应变作为参变量对应力-应变模式进行了探讨。试验结果表明,相对有效应力比峰值与广义剪应变之间符合良好的双曲线关系,初始固结主应力方向对砂土的应力-应变关系特性具有不容忽视的影响。

复杂应力条件下饱和砂土单调剪切特性的试验研究

利用土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪,针对相对密度为30%的福建标准砂,进行了复杂初始固结条件下应力路径变化的应力控制式单调排水与不排水剪切试验。控制试验过程的平均主应力保持不变,变化中主应力系数和主应力方向,分别探讨在不同排水条件下中主应力系数和主应力方向对饱和砂土剪切特性的影响。通过对比表明:与排水条件无关,中主应力系数对归一化的应力-应变关系具有影响,但对体变或孔压的影响并不明显。初始条件相同,偏应力比随中主应力系数的增大而降低。主应力方向的影响同样显著,排水试验的主应力方向角不同时应力-应变关系所表现出的变化规律取决于水平面与竖直面上受到的剪应力作用。不排水试验的峰值有效偏应力比随着主应力方向角的增大而减小。

沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土动态特性影响数值模拟

沙漠砂混凝土动态特性非常复杂。将沙漠砂混凝土看作水泥砂浆和粗骨料组成二相复合材料,利用ANSYS/LS-DYNA对试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量不同沙漠砂混凝土动态破坏过程进行模拟,分析试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量对沙漠砂混凝土动态特性影响规律,并对沙漠砂替代率不同沙漠砂混凝土动态破坏模式进行探讨。研究表明:随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势,沙漠砂替代率20%时,沙漠砂混凝土峰值应力达到最大;随着试件尺寸增大,沙漠砂混凝土峰值应力逐渐减小;保持沙漠砂替代率和试件尺寸不变,随着粗骨料体积含量增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势。

塑性混凝土单轴受压性能尺寸效应的试验研究

塑性混凝土峰值应力与其试样尺寸、形状及配合比等密切相关,且与普通混凝土尺寸效应相似,受压时尺寸效应明显。考虑不同形状、尺寸、配合比和高径比等因素,开展了不同试验条件下塑性混凝土单轴无侧限抗压强度试验,重点研究峰值应力及应变的尺寸效应。结果表明:①塑性混凝土峰值应力及应变均具有较明显的尺寸效应,但随配合比即强度增大无明显变化规律;②峰值应力及应变尺寸效应系数随塑性混凝土底面尺寸增大呈非线性增长,且超过某一尺寸时趋于稳定;③圆柱体试样峰值应力尺寸效应系数大于棱柱体试样,且前者受配合比和高径比变化的影响较小;④圆柱体和棱柱体试样峰值应力尺寸效应系数随试样高径比增大而增大,但峰值应变尺寸效应系数无明显变化规律。

高强高性能混凝土在多轴压下强度与变形性能的试验研究

利用大型静动真三轴试验机,进行高强高性能混凝土和普通混凝土在不同应力比下的单轴、双轴、三轴压强度与变形试验研究。多轴压试块尺寸为100mm×100mm×100mm,减摩措施为3层黄油中间加3层塑料薄膜的减摩垫层,加载方式为单调比例加载。阐述试件的破坏形态和机制;测得多轴强度、峰值应变和应力-应变曲线,分析应力比对其影响规律;剖析2种混凝土多轴力学性能的差异。试验结果表明:多轴压下2种混凝土极限强度σ3f和峰值应变ε3p在所有应力比下都分别大于其单轴压强度fc和峰值应变εcp,尤其是在三轴压下更为明显;而且σ3f和ε3p相对于fc和εcp的提高倍数取决于混凝土的脆硬性、应力状态和应力比。建立在双轴压和多轴应力状态下的高强高性能混凝土和普通混凝土Kupfer-Gerstle和Ottosen破坏准则公式,为2种混凝土结构(如桥梁与隧道工程、地下工程、建筑工程等)在多轴压下的强度分析提供试验和理论依据。

负载下碳纤维布约束混凝土方柱的轴压试验

碳纤维布约束混凝土柱可以提高其强度和延性,是一种经济、有效的常用加固方法。过去的研究工作大多集中在无负载的混凝土柱,而在实际加固工程中,混凝土柱通常处于负载状态。通过16个碳纤维布约束混凝土方柱的轴压试验,研究了方柱在不同的负载水平和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析。试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果是有明显影响的。随着负载水平的提高,第2阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维布包裹层数的增加,则放大了这种效应。

不同高径比煤岩力学性能及破坏特征实验研究

为解决复采过程中不同尺寸遗留煤柱失稳致灾难以判定的问题,对不同高径比煤岩试件进行单轴加载实验,研究不同高径比对煤岩试件破坏形式、应力应变曲线形式、峰值强度、峰值应力、弹性模量的影响规律。结果表明:随着高径比的减小,试件由剪切破坏为主破坏形式过渡为复杂破坏形式;峰值应力σmax和峰值应变εP随高径比的减小呈幂函数增大,两者间随高径比增加呈一次函数关系:εP=0.218σmax-2.465;弹性模量及割线模量随着高径比的减小而减小,其变化趋势服从二次函数;0.8和1.5是引起煤岩试件力学参数变化速率改变的关键高径比,高径比小于0.8时,力学参数变化明显,而大于1.5后变化趋缓。上述结果可应用于不同宽高煤柱稳定性的判定,提高了复采安全。

负载下碳纤维布约束混凝土圆柱的轴压试验研究

通过32个碳纤维布约束混凝土圆柱的轴压试验,研究了圆柱在不同的负载水平、混凝土强度和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析。试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果是有明显影响的。随着负载水平的提高,第二阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维包裹层数的增加,则放大了这种效应。

利用地震动强度指标评价场地液化的离心模型试验研究

场地地震液化灾变(液化触发与震后变形)评价对基础设施抗震设计和安全服役有重要意义。为研究目前常用地震动强度指标IM的液化灾变评价能力,开展水平饱和砂土场地离心机振动台模型试验,对模型在50 g离心加速度下进行了20次不同幅值的振动,得到了液化与非液化响应数据。基于振动台台面输入建立峰值加速度a_(max)、地震剪应力比CSR、阿里亚斯强度I_a和累积绝对速度CAV_5的算法,并利用模型试验数据检验了这几种IM与液化触发和震后变形的相关性。分析表明,几类IM对液化触发的评价能力接近,且从超静孔压产生到初始液化触发都存在明显的IM阈值;几类IM对震后沉降评价能力有一定差异,其中I_a和CAV_5优于a_(max)和CSR,并对造成上述差异的原因做了初步分析。文中研究为选择合理的地震动强度指标评价场地液化灾变提供了科学依据。

深部软岩巷道等应力承载拱强度理论研究

针对深部软岩巷道难支护的特点,结合围岩应力分布规律以及锚杆锚和锚索的支护特点,提出了深部软岩巷道锚杆锚索等应力承载拱强度理论.该理论是根据巷道所处的应力环境,通过锚索和锚杆的长短搭配,在巷道围岩中形成一个受力更为均匀的承载结构,从而提高围岩的自承能力,以此来维护巷道的稳定.此外,还推导出圆形承载拱的承载能力公式,对深部地应力较为均匀的工程具有一定的参考价值.

反映物态变化的砂土状态参数本构模型

基于状态参数Ψ、峰值应力比、相态转换应力比、依赖于状态的剪胀方程和一个双曲线的应力应变关系,建立了一个静力条件下能统一反映密度和压力对砂土变形特性影响的本构模型。该模型具有8个材料参数,都能从常规三轴试验中确定,模型能很好的模拟不同密度和不同固结压力下砂土的这些变形特性,通过数值试验初步验证了模型的合理性。

半刚性基层沥青路面面层剪应力峰值的影响因素

目的探讨沥青路面面层剪应力峰值变化规律和影响因素.方法运用多层弹性体系理论,双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、模量变化以及层间状态的不同,分析半刚性基层沥青路面剪应力峰值的变化规律和影响因素.结果沥青路面剪应力峰值会随面层厚度的增加而减小,随基层厚度的增加而增大;沥青路面使用过程中面层模量变化以及设计选取基层模量过高会导致剪应力峰值的提高;层间出现滑移也将导致沥青路面剪应力峰值的大幅度增加.结论路面结构层模量变化及层间连接状态的不同对沥青路面剪应力峰值有显著的影响;路面结构层厚度对沥青路面剪应力峰值的影响相对较小,但也不容忽视.设计和施工过程中应充分考虑沥青路面剪应力的影响因素并加以控制.

烧结页岩煤矸石多孔砖砌体的受压变形性能

介绍了20组(80个)烧结页岩煤矸石多孔砖砌体受压试件的受压变形性能试验研究,分别采用对数型表达式、一段式抛物线型表达式和两段式表达式三种模式回归分析了其受压应力-应变关系,并讨论和推荐了砌体的弹性模量、泊松比及峰值应变的取值。

相对密实度对砂卵砾石料强度影响的试验研究

针对某级配覆盖层砂卵砾石料,在不同围压下对不同相对密实度试样进行常规三轴试验,探讨砂卵砾石料相对密实度对其强度特性的影响。试验结果表明:试样的相对密实度、围压与其峰值强度呈正相关;相同围压下,试样破坏偏应力比随着相对密实度的增大呈现不同的增长趋势,且在高围压下,增长趋势不明显;试样非线性强度指标与相对密实度近似呈线性关系。

Q355钢疲劳寿命预测的新应力函数模型

室温下,对Q355钢进行应力控制下的单轴拉压疲劳实验,讨论了应力比和峰值应力对应力疲劳寿命的影响。应力比的增大和峰值应力的减小都会导致疲劳寿命的增大,发现同一应力比下,峰值应力和对数疲劳寿命呈良好线性关系,该线性关系可以用于Q355钢疲劳寿命的预测。探究发现应力比对线性关系中斜率和截距的影响显著,提出了一个关于应力比的新的应力函数预测模型,将新模型的预测结果与传统的Morrow、SWT和Paul模型的预测结果进行比较,结果表明:新应力函数模型的预测结果比Morrow、SWT和Paul模型更精确且更稳定,新的应力函数模型更适合于Q355钢的多应力比多峰值应力下的疲劳寿命预测。